机制砂粒径级配对干混砂浆性能的影响

张琛琪 张文渊

（重庆交通大学土木建筑学院 重庆 400074）

1 试验方案

1.1 原材料性能

试验采用的机制砂为湖南省永州市砂厂生产，根据《建设用砂》（GB/T14684-2011）对机制砂进行测试，主要性能指标如表1所示。水泥选用重庆华新盐井水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，性能指标均符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的要求。添加剂选用羟丙基甲基纤维素醚（HPMC），其性能指标均符合《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）的要求，且试验用量为水泥用量的0.2%。试验用水为生活用自来水，符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）。整个试验过程严格按照《建筑砂浆基本性能试验方法》（JGJ/T70-2009）中规定要求进行。

表1 机制砂物理性能表

1.2 砂浆的配合比设计

试验所用的机制砂用孔径为1.18mm、0.6mm、0.15mm、0.075mm的筛子筛成四种不同粒径的砂粒组。然后把各粒组的筛余量按占总质量的百分比配制成6组不同粒径级配的试验用砂，参照《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ/T98-2010），并结合试验室所做试验和实际使用的情况，配置了6组试验，其中机制砂1450kg/m3，以砂浆稠度值（70～90mm）来控制用水量，经多次试验（在该阶段试验过程中机制砂级配始终保持不变），最终以水泥：机制砂：水=220：1450：290作为基准配合比，此时纤维素醚用量为0.44kg/m3。

表2 不同粒径组机制砂配比

2 试验结果及分析

2.1 粒径级配对稠度的影响

测得六组不同粒径级配的机制砂干混砂浆的稠度值结果如图1所示。随着石粉含量的减小和粗颗粒含量的增加，干混砂浆的稠度值呈逐渐增加的趋势。由于石粉颗粒粒径小、比表面积大，故表面润湿需水量大，保持用水量不变，石粉含量越高砂浆流动度降低，故J1组干混砂浆的稠度值偏小。根据《预拌砂浆》（GB/T25181-2010）中的性能指标要求，当机制砂粒径级配为J2～J5组时，干混砂浆的稠度值处于规范要求之内。

2.2 粒径级配对保水性的影响

测得六组不同机制砂粒径级配的干混砂浆保水率如图2所示。干混砂浆的保水率随着石粉含量的减小和粗颗粒含量的增加呈现降低的趋势，保水率由J1组的96%降到J6组的82%。由于石粉表面润湿需水量较大，故J1组机制砂所配制的砂浆较为粘稠，几乎不泌水，保水率较高。随着机制砂颗粒级配的调整，J1～J6组颗粒级配中骨料间隙增大，需水量逐渐减少，用水量保持不变，干混砂浆拌合后的泌水性明显提高，失水量逐渐增加，使得保水率逐渐减低。根据《预拌砂浆》规范的性能指标要求，当机制砂颗粒级配为J1～J4组时，拌和后的机制砂干混砂浆无泌水现象，保水率满足规范要求。

图1 粒径级配对砂浆稠度的影响

图2 粒径级配对砂浆保水性的影响

2.3 粒径级配对力学强度的影响

按照《标准》制作砂浆试件，标准条件下养护至相应龄期测定六组不同粒径级配的机制砂干混砂浆28d抗折、抗压强度如图3所示。随着石粉含量的减小和较粗颗粒含量的增加，干混砂浆的抗折、抗压强度值先增大后降低，砂级配为J3组时干混砂浆强度均达到最大值，砂级配为J6组时，干混砂浆强度显著降低。

图3 粒径级配对砂浆力学强度的影响

机制砂级配中石粉所占比例在一定范围内填充作用最好，且活性最高。由于石粉能够填充在水泥水化产物中，增加其密实度，提高干混砂浆的整体强度；二是由于机制砂级配中加入石粉，能够在拌和的干混砂浆中起到很好的“晶核效应”，加速水泥熟料中硅酸三钙的水化，水化产物逐渐增多，提高了机制砂干混砂浆的强度[2]。

3 结论

本章主要研究了不同机制砂粒径级配对干混砂浆稠度、保水率、力学强度、粘结强度的影响，通过相关的试验研究得到了以下结论：

（1）随着机制砂级配J1～J6组中石粉含量的减小和各粗粒组含量的相对增加，干混砂浆的稠度呈增长趋势，当机制砂颗粒级配为J2～J5组时，砂浆稠度值较好，流动性满足施工要求；干混砂浆保水率呈下降的趋势，当机制砂颗粒级配为J1～J4组时，配置的干混砂浆保水率满足施工使用要求。

（2）随着机制砂级配J1～J6组中石粉含量的减小和各粗粒组含量的相对增加，干混砂浆的抗折、抗压强度及28d粘结强度总体上呈现先增加后减小的趋势。由于石粉具有“填充效应”和“晶核效应”，当选用机制砂级配J3组拌制干混砂浆时，砂浆的整体强度达到最大。

[1]顾金菊.浅谈预拌砂浆发展前景[J].科技与企业，2013（17）：167.

[2]刘娟红，包文忠，赵文新，靳冬民，张 黎.石灰石尾矿机制砂制备干粉砂浆的性能研究[J].粉煤灰综合利用，2013（03）：28～31+35.